CN101615091A - 触摸显示屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触摸显示屏，包括显示屏和覆盖其上的触摸检测部件，所述触摸检测部件表面覆盖有薄膜，其中，所述触摸检测部件包括横向导电层和纵向导电层，所述横向导电层和纵向导电层间设置有压电陶瓷阵列。本发明提供的触摸显示屏，具有低功耗，易耐磨的特点，且适用于各种尺寸的显示屏。

Description

触摸显示屏

技术领域

本发明涉及一种显示屏，特别是涉及一种触摸显示屏。

背景技术

目前，触摸显示装置应用范围已变得越来越广泛，从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途的提款机，到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触控屏幕的身影。有迹象表明，在消费电子产品中的应用范围正从手机屏幕等小尺寸领域向具有更大屏幕尺寸的笔记本电脑拓展。触控操作简单、便捷，人性化的触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及。

图1是现有触摸显示装置的构架示意图；图2是现有触摸显示屏的结构示意图；请参见图1，触摸显示装置包括触摸检测部件2、触摸显示控制器3、显示屏1和CPU 4。显示屏1用于提供背景显示信息，触摸检测部件2安装在显示屏1前面，用于检测用户触摸位置，如图2所示。触摸显示控制器3的主要作用是从触摸检测部件2上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

目前依照感应方式的不同，触摸检测部件大致可以分为电阻式、电容式、红外线式、超音波式四类。其中电阻式与电容式目前的市场前景最被看好。

就技术原理来看，电阻式触摸屏采用两层镀有导电功能的ITO(铟锡氧化物)PET塑料膜，PET本身具有一定的透明度与耐用性，两片ITO设有微粒支点，使屏幕在未被压按时两层ITO间有一定的空隙，处于未导电的状态。当操作者以指尖或笔尖压按屏幕(外层PET膜)时，压力将使PET膜内凹，因变形而使铟锡氧化物导电层接触导电，再通过侦测X轴、Y轴电压变化换算出对应的压力点，完成整个屏幕的触按处理机制。由于此种技术成本低廉，现已大量应用于电子产品之上。目前电阻式触摸屏有4线、5线、6线与8线等多种类型，线数越多，可侦测的精密度越高，但成本也会相对提高。不过，仔细考量电阻式触控技术的原理就会发现，通过触按屏幕触发ITO薄膜导电的侦测机制，在物理上有其局限性：电阻式技术想要增加侦测面积与分辨率，最直接的方法就是增加线数，但线数的提高也代表着处理运算信息量的增加，这对处理器将是一大负担，同时成本的提升也是问题。PET膜虽然经过强化，但材质的耐压性、耐磨性、抗变形能力有一定极限，长时间运用一定会减低铟锡氧化物导电层接触导通效率，触按点也会因经常固定按压几点，造成特定区域过度使用磨损，而降低透明度。

电容式触摸屏与电阻式比较，架构相对简单。由于电容式触摸屏中的投射电容式(电容式触摸屏主要分为投射电容式与表面电容式两种)可支持当前流行的多点触控功能，并拥有更高的屏幕透光率、更低的整体功耗、更长的使用寿命等优点，正不断挑战电阻式触摸屏的市场地位。但是电容式触控也有许多值得关注的问题，例如液晶屏非常靠近铟锡氧化物模板，新的技术甚至直接将两者做在同一个真空堆栈中，形成一个模组。而为了达到触点侦测功效，铟锡氧化物模板又需不断地扫描像素，会持续散发干扰信号，影响整个模组的操作。另外，厂商虽然会对触摸屏的表面进行硬化处理，可是为了不隔绝掉ITO的表面电流，硬化镀层非常薄，当施加在触摸屏上的外力过大时，依然有伤到ITO的可能，对触摸屏造成损伤，降低使用寿命。ITO的透光度与表面阻抗成正比，即透光度越高，表面阻抗越大，但在透光度一定的情况下，ITO的图形设计也对阻抗有影响。由于这个特性，基于ITO的电容式触摸感应设计要面对不小的挑战，因为阻抗的存在，增加了电容充放电的时间，从而使感应时间变长，尽量减少感应电极的固有阻抗，是设计感应电容式触摸屏的关键因素。在导通线路精细度方面是制约电容屏发展的瓶颈问题，直接购买镀膜设备成本会增加很多。

针对提高使用寿命问题，有厂商开发出了超声波式或红外线式触摸屏。红外线与超声波式触控技术的作用原理相仿。不过受限于传感器的尺寸，这两项技术目前多用于20英寸以上的屏幕，如医疗、ATM等装置上，同时产品的成本也会较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种触摸显示屏，具有低功耗，易耐磨的特点，且适用于各种尺寸的显示屏。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种触摸显示屏，包括显示屏和覆盖其上的触摸检测部件，所述触摸检测部件表面覆盖有薄膜，其中，所述触摸检测部件包括横向导电层和纵向导电层，所述横向导电层和纵向导电层间设置有压电陶瓷阵列。

上述的触摸显示屏，其中，所述压电陶瓷为钛酸铅或钛酸铅-锆酸铅。

上述的触摸显示屏，其中，所述横向导电层和纵向导电层为氧化铟锡。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的触摸显示屏，利用压电陶瓷阵列的正压电效应检测触摸点的位置，当有触摸输入时，压电陶瓷阵列主动产生电位差信号，不需要循环扫描检测触摸输入，因此具有低功耗的优点。此外，由于压电陶瓷比电阻具有更好的耐磨性，本发明提供的触摸显示屏，具有易耐磨性，且适用于各种尺寸的显示屏。

附图说明

图1是现有触摸显示装置的构架示意图；

图2是现有触摸显示屏的结构示意图；

图3是本发明触摸显示屏的结构示意图；

图4是本发明触摸显示屏的组装示意图；

图5是图3的局部放大图；

图6是本发明触摸显示屏上压电陶瓷分布坐标示意图；

图7是本发明触摸点位置检测示意图。

图中

1显示屏     2触摸检测部件    3触摸显示控制器

4CPU        11显示屏         12横向导电层

13压电陶瓷  14纵向导电层     15薄膜

16触摸笔    17触摸点

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。

图3是本发明触摸显示屏的结构示意图；图4是本发明触摸显示屏的组装示意图。

请参见图3和图4，本发明的触摸显示屏包括显示屏11和覆盖其上的触摸检测部件，所述触摸检测部件表面覆盖有薄膜15，其中，所述触摸检测部件包括横向导电层12和纵向导电层14，所述横向导电层和纵向导电层间设置有压电陶瓷阵列13。其中显示屏基板可以是玻璃、PET等多种材质，导电层可以是ITO(氧化铟锡)或其它可透光导电材料，分别提供横向和纵向导电功能。压电陶瓷13可以是钛酸铅(PbTiO3)、钛酸铅-锆酸铅(PbTiO3-PbZrO3)等压电陶瓷材料或者含有钛酸铅(PbTiO3)、钛酸铅-锆酸铅(PbTiO3-PbZrO3)等的固溶性压电陶瓷粉末材料的复合物，如硅橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶等，也可为压电聚合物，如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚二氟乙烯和聚三氟乙烯的共聚物(VDF-TrFE)及类似的共聚物。薄膜15可以是与基板相同或不同的材质。

图5是图3的局部放大图。

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械形变转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。在一些医疗听诊设备和压力传感器中，也采用了压电陶瓷，把声音和按压力转化为电信号，如压力传感器中将压电陶瓷做成膜，当外界压力施加压力时产生电压确定压力大小。因此压电陶瓷13能够将触摸按压力导致的变形转化为电压差。具体如图5所示，当触摸笔16在触摸点17施压后，压电陶瓷13产生变形，相应地横向导电层12和纵向导电层14产生电压差。

图6是本发明触摸显示屏上压电陶瓷分布坐标示意图；图7是本发明触摸点位置检测示意图。

请参见图6和图7，本发明触摸显示屏上的压电陶瓷13呈矩阵阵列分布，当触摸检测装置受到按压时，按压力通过薄膜15作用于压电陶瓷13，使压电陶瓷出现了按压变形，内部产生电极化现象，同时在两个表面上产生符号相反的电荷，从而形成了一定的电位差。该电位差通过横向导电层12和纵向导电层14传导至触摸显示控制器，由触摸显示控制器判断形成电位差的X坐标和Y坐标，得到触摸点的位置(Xi，Yj)，从而实现了触摸的输入。

综上所述，本发明触摸显示屏利用了压电陶瓷13易耐磨的特征，触摸输入时利用压电陶瓷正压电效应主动产生电位差信号，因此具有低功耗，易耐磨的特点，且适用于小尺寸显示屏。具体来说，相对于电阻式：无需像电阻式一样一直施加电压，没有触摸动作时不耗电，功耗低；具有更好的耐磨性；相对于电容式：无需像电容式不断扫描像素而产生干扰信号；不受表面电容限制，手指、触摸笔均有效；相对于声波和红外线式：尺寸可以做小，因而适用于各种尺寸的显示屏。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1、一种触摸显示屏，包括显示屏和覆盖其上的触摸检测部件，所述触摸检测部件表面覆盖有薄膜，其特征在于，所述触摸检测部件包括横向导电层和纵向导电层，所述横向导电层和纵向导电层间设置有压电陶瓷阵列。

2、如权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述压电陶瓷为钛酸铅或钛酸铅-锆酸铅。

3、如权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述横向导电层和纵向导电层为氧化铟锡。

Images